嵌贴长度对表层嵌贴预应力CFRP板条加固钢筋混凝土梁抗弯性能影响研究

设计制作了3个不同嵌贴长度的表层嵌贴预应力CFRP板条加固钢筋混凝土梁,通过加固梁和对比梁的四点弯曲试验,研究了不同嵌贴长度的加固梁的开裂荷载、屈服荷载及最终破坏模式等抗弯性能。同时建立了加固梁的有限元分析模型,模拟不同嵌贴长度下的加固模型的受力情况。研究结果表明:增加预应力CFRP板条嵌贴长度,能有效提升加固梁的抗弯性能和延性随之提升,CFRP板条材料的利用率也随之升高,同时加固梁的最终破坏形式由梁底混凝土保护层逐渐剥离破坏转变为CFRP板条达到极限强度断裂破坏。     

某外贴CFRP板加固预应力空心板梁桥数值分析研究

外贴CFRP板加固混凝土结构是目前运用较为广泛的加固方法。针对某预应力混凝土空心板实际加固桥梁,总结了加固结构承载力计算公式,建立了Ansys有限元分析模型,进行了预应力空心板桥梁CFRP板加固前后的承载力计算,同时考察了最佳CFRP板预应力、混凝土强度对加固结构承载力的影响。有限元分析表明:有限元承载力分析值与承载力公式计算值较为吻合,验证了有限元模型的可行性。CFRP板加固预应力空心板结构提高了其抗裂能力,同时加固结构的承载力得到显著提高。加固后静载试验混凝土挠度、应变均降低。不同CFRP板预应力水平分析表明,CFRP板预应力过大或者过小均是不利的,本有限元模型中确定的最佳预应力大小为1 000 MPa,当采用C60混凝土时,加固结构的承载性能提高最有利。     

界面处理对恶劣环境下CFRP-加固混凝土梁性能研究

以钢筋混凝土梁强度等级、界面处理方式、侵蚀环境为参数,利用6组实验梁进行三点弯曲试验来研究恶劣环境下界面处理对粘结性能的影响。实验结果表明:凿毛梁的抗弯承载力较砂轮打磨梁的承载力大,经过环境劣化后的混凝土梁,极限弯矩都有大幅折减,C50较C30减小幅度小12%,以C50钢筋混凝土梁为例,在氯盐环境中浸泡7d、14d、21d、28d,极限抗弯分别降低4%、6%、7.5%、12%。凿毛后的CFRP加固梁,虽然粘结性能增强,但是由于CFRP受拉过程中会产生应力集中,导致CFRP过早被拉断,工程中建议增加黏结面粗糙度,以提高梁的极限弯矩。     

HB-FRP加固混凝土梁研究综述

为总结混合粘贴纤维复合材料(HB-FRP)加固方法的研究成果, 推动其在混凝土梁维修加固领域的更广泛应用, 调研了HB-FRP加固法的研究现状, 揭示了外贴HB-FRP在外荷载和环境侵蚀下容易发生剥离的问题; 阐述了HB-FRP抑制FRP加固后剥离的工作机理, 分析了HB-FRP加固体系的构造特征及其对界面黏结力的影响; 总结了已有黏结-滑移模型和剥离荷载模型, 研究了加固梁的抗弯和抗剪性能; 分析了当前工作的不足, 并展望了下一步的研究方向和思路。分析结果表明: 外荷载和环境侵蚀均可能引起FRP剥离, HB-FRP加固同时发挥了化学黏结、摩擦和销栓作用, 有效地抑制了FRP剥离; 目前几种HB-FRP黏结-滑移关系的主要区别为达到界面黏结强度时FRP是否会发生稳定的滑移; 黏结界面极限剥离荷载取决于其黏结-滑移关系; HB-FRP加固可用于正截面抗弯和斜截面抗剪, 加固梁承载力和加固效率可得到大幅提高; 增加FRP配置率和钢扣件数量能有效提高加固梁的抗弯能力, 钢扣件间距对加固梁承载力的影响和加固设计准则还不明确, 裂缝和外荷载对加固梁的剥离荷载、材料利用率和破坏模式影响显著; 加固梁抗剪强度的增加主要来自FRP和混凝土提供的剪力, 而箍筋的影响较弱; 增加FRP加固量和减小条带间距能显著提高加固梁的抗剪承载力; 后续应继续研究HB-FRP加固设计理论, 提出考虑材料与构造特征的黏结特性计算模型和基于界面剪力的HB-FRP钢扣件间距设计方法, 进而建立HB-FRP加固混凝土梁的优化抗弯、抗剪设计方法和设计公式。      

自密实混凝土与旧混凝土黏结界面抗剪性能试验研究

为了研究自密实混凝土(SCC)在增大截面法中的加固效果,设计了27组由2个L型混凝土构件组成的Z型试件,并通过直剪试验研究了3种表面处理方法(开槽、植筋、打磨)和3种加固方法(顶面、侧面和底面加固)对黏结界面强度和破坏模式的影响。试验结果表明：不同切槽试件的破坏模式相似,都是由于SCC嵌入层被剪断而破坏。界面打磨试件破坏模式为一条主裂缝贯穿整个黏结界面,界面由于剪力过大而剪断。不同加固方式的植筋试件破坏模式相似,都为界面黏结失效后,钢筋与SCC之间的黏结失效引起。底面加固试件的界面抗剪强度明显低于其他两种加固方法的试件。切槽的位置对于界面剪切强度影响较小。植筋能够最有效地提高界面的剪切强度。     

L形碳板在混凝土梁抗剪加固中的应用

用L形碳板对混凝土梁进行抗剪加固的方法经实践证明是有效的。目前的抗剪加固通常采用外部粘贴法,即靠粘结剂把碳板粘贴在腹板上。经研究,提出将L形碳板的立腿(竖向肢)埋入T梁翼缘板内的加固方法更为有效。如果在翼缘板中开槽有困难时也可以采用部分埋入法。通过实梁加载试验对全埋入法、部分埋入法、碳板外部黏贴法以及碳布外部黏贴法的加固效果进行比较。     

湿热环境作用下CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯性能

为研究湿热环境下碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土结构的耐久性问题,采用6根湿热环境下CFRP加固的钢筋混凝土梁进行抗弯性能试验,研究在湿热环境下CFRP加固钢筋混凝土梁的破坏形态、承载力、挠度和裂缝等;根据环氧树脂老化的化学反应微分方程和反应速度的指数定律,给出环氧树脂胶层弹性模量的衰减模型;从混凝土和环氧树脂胶层的力学性能出发,提出湿热环境下CFRP加固钢筋混凝土结构后CFRP剥离时的强度计算公式,推导湿热环境作用下CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力计算公式. 研究结果表明:随着湿热环境作用时间的增加,加固梁的抗弯承载力逐渐减小,CFRP剥离破坏由混凝土控制逐渐转换为由环氧树脂胶层控制;随着湿热环境作用的持续,混凝土裂缝数量减小、裂缝宽度增加但挠度减小,加固梁的损伤增大且脆性增加;加固梁的屈服曲率、极限曲率和曲率延性系数均减小,加固梁的延性变差且CFRP剥离破坏时的脆性和离散性增强;试验与理论计算的对比表明,在湿热环境作用下加固梁发生CFRP剥离破坏时,CFRP极限应变的理论值与试验值误差在20%以内,抗弯承载力的理论值与试验值误差在11%以内.      

CFRP加固震损非延性RC框架抗震性能试验研究

为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）加固震损非延性钢筋混凝土（RC）框架抗震性能,制作并完成了1榀1/2缩尺两层两跨非延性RC框架子结构试件加固前后的拟静力试验. 将试件加载至峰值承载力,对采用外包CFRP法对震损节点处进行加固后的试件进行试验研究,获得了CFRP加固震损非延性RC框架的破坏形态与滞回曲线,分析了其刚度、强度、延性和耗能等抗震性能指标,并与完好结构进行对比. 分析结果表明:CFRP加固对提高震损非延性钢筋混凝土框架结构的最大水平承载力、初始刚度有限,对其耗能能力提升明显;加固结构的平均位移延性系数为2.81;当其最大层间位移角到达1/50时,加固结构依然具有较大的安全储备空间,加固后的震损非延性RC框架结构可以用于地震区.      

大旺大桥维修加固措施与工艺

简要介绍了大旺大桥病害产生的原因,重点论述了该桥主桥拱肋、吊杆、拱顶横系梁、吊杆横梁、主拱牛腿、引桥刚架拱、全桥微弯板、桥面系等关键部位的维修加固措施,以及裂缝灌浆与封闭、锚筋、黏贴碳纤维布、黏贴钢板、环氧树脂化学灌浆湿式外包钢法、修补砼表面等主要维修加固工艺施工要点.     

大旺大桥维修加固措施与工艺

简要介绍了大旺大桥病害产生的原因,重点论述了该桥主桥拱肋、吊杆、拱顶横系梁、吊杆横梁、主拱牛腿、引桥刚架拱、全桥微弯板、桥面系等关键部位的维修加固措施,以及裂缝灌浆与封闭、锚筋、黏贴碳纤维布、黏贴钢板、环氧树脂化学灌浆湿式外包钢法、修补砼表面等主要维修加固工艺施工要点.     

基于CFRP布和SMA/CFRP组合贴片的桥梁横隔板疲劳裂纹修复方法

为了解决长期服役状态下正交异性钢桥面板的横隔板弧形切口处在车致振动和反复轮压荷载作用下的疲劳开裂问题,提出了2种加固方法,即碳纤维增强复合材料(CFRP)布粘贴止裂孔法和通过激活形状记忆合金(SMA)引入预应力的SMA/CFRP组合贴片粘贴止裂孔法;对修复后的横隔板试件进行静力和疲劳加载试验,建立了相应的有限元模型对不同加固方法进行数值模拟和参数分析,对比了不同加固方法的修复效果。研究结果表明：在止裂孔的基础上粘贴CFRP布和SMA/CFRP组合贴片后,横隔板止裂孔边的应力相比单纯止裂孔修复时分别降低了12.46%和44.90%,横隔板的疲劳寿命分别为单纯止裂孔修复横隔板的2.57和5.07倍,2种方法可有效提高开裂区域的局部刚度,改善横隔板开裂局部的应力集中和疲劳受力性能;采用CFRP布粘贴修复时,增加CFRP布层数可以明显降低横隔板上的应力水平和应力集中程度,但为保证CFRP布和钢板间的黏结性能,实际应用中建议粘贴2～3层CFRP布为宜;采用SMA/CFRP组合贴片修复时,钢板上的应力集中程度随SMA丝激活应力的增加近似成线性下降,实际工程中可通过增大SMA丝的激活应力来有效提升修...     

预应力CFRP板加固钢筋混凝土T梁数值分析

采用预应力CFRP板加固钢筋混凝土T梁,可以改善加固梁的力学性能。采用有限元分析软件ANSYS,对预应力CFRP板加固钢筋钢筋混凝土T梁进行了数值模拟分析,研究了预应力CFRP板加固与非预应力CFRP板加固对钢筋混凝土T梁力学性能的影响,在此基础上分析了部分参数对预应力CFRP板加固钢筋混凝土T梁的影响。     

预应力CFRP板加固钢板受拉疲劳性能试验研究

为较好地预测预应力碳纤维材料(CFRP)板加固钢结构的疲劳性能,采用考虑有效应力强度因子幅的Pairs公式,分析了粘贴预应力CFRP板加固钢板的疲劳裂纹扩展行为.通过粘贴CFRP板的含中心孔的预制裂纹钢板的疲劳试验,分析了应力比、CFRP板刚度、预应力及粘结胶性能等因素对疲劳裂纹扩展的影响.试验结果表明:加固后结构的疲劳寿命提高16倍以上,疲劳寿命的理论分析结果偏于保守;预应力是疲劳寿命的主要影响因素,而CFRP板和粘结胶性能的影响有限;应力比埘疲劳寿命的影响很大,因此,对交通荷载的正确预估是加固能否取得成功的基础.     

Numerical Analysis of T-Beam Strengthened by Prestressed CFRP Plate

采用预应力CFRP板加固钢筋混凝土T梁,可以改善加固梁的力学性能.采用有限元分析软件ANSYS,对预应力CFRP板加固钢筋钢筋混凝土T梁进行了数值模拟分析,研究了预应力CFRP板加固与非预应力CFRP板加固时钢筋混凝土T梁力学性能的影响,在此基础上分析了部分参数对预应力CFRP板加固钢筋混凝土T梁的影响.     

温度作用对CFRP布加固混凝土梁承载性能的影响

外贴 CFRP 布加固钢筋混凝土梁作为一种高强、 高效的加固方式在桥梁加固领域得到了广泛应用。 在温度效应和外荷载共同作用下, 由于 CFRP 与混凝土材料之间的材料性能差异所导致的界面变形不协调会对加固梁的抗弯承载性能造成一定影响。 文章考虑温度效应和外荷载共同作用下, 基于加固梁的三个特征荷载对其抗弯承载性能进行了分析。     

基于宏应变监测的CFRP板桥梁加固预应力评估理论研究

为实现对预应力CFRP板桥梁加固初期和后期预应力损失进行快速监测评估,采用新型分布式监测手段,推导了桥梁结构在端锚全粘贴预应力CFRP板加固后的梁底混凝土的长标距应变数值求解方法,并在此基础上提出了静、动态预应力CFRP板的预应力损失监测评估指标;然后通过数值算例,建立了精细化预应力CFRP板加固多片小箱梁的三维数值分析模型,研究不同车辆参数和不同预应力加固水平对上述静、动预应力损失评估方法精度的影响。研究结果表明：各预应力损失工况下静态预应力损失评估方法误差小于2.0%,动态预应力损失评估方法误差小于2.8%,证明所提方法的准确性和理论可行性,为相关试验研究奠定理论基础。     

无粘结预应力CFRP板加固受损钢梁疲劳试验研究

老旧钢桥在长期运营过程中容易疲劳开裂,严重影响桥梁结构安全,为改善受损钢梁构件的疲劳性能,采用大比例疲劳模型试验对无粘结预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）板加固受损钢梁进行研究,基于Paris公式提出疲劳强度-寿命（S-N）曲线的确定方法,并分析不同预应力水平对受损钢梁寿命影响. 对不同预应力水平CFRP板加固的双缺口受损钢梁在循环荷载下进行疲劳试验,结果表明:施加预应力可降低裂纹扩展速率和受损钢梁残余挠度超过40%,最少可延长受损钢梁的疲劳寿命3倍;最高预应力水平所加固的受损钢梁,其疲劳寿命最少提高了8倍,且预应力CFRP板加固后缺口钢梁疲劳强度等级由51 MPa提高到75 MPa. 理论预测结果与试验结果符合较好,可作为推荐方法.      

刚柔复合式路面界面层强度特性试验研究

通过复合板的室内剪切试验和拉拔试验,对比研究了不同水泥混凝土板界面处理方式、不同防水黏结材料以及界面层沥青用量对界面层强度的影响;并对不同防水黏结材料的耐久性进行了对比试验研究。得到了精铣刨界面最佳铣刨深度、不同界面处理方式下界面层的最佳沥青用量,以及界面层抗剪强度与黏结强度之间的相关性。     

预应力CFRP布加固CRC梁的抗弯承载力计算

锈蚀钢筋会引起构件承载能力下降,为了提高构件承载力保证其完成预定的使用功能,需对其进行加固处理。结合锈蚀钢筋混凝土构件和预应力CFRP布加固后构件的受力特征,在相关试验研究的基础上,运用受力平衡方程,推导了锈蚀钢筋屈服、混凝土压碎及预应力CFRP布拉断等状态下的承载力计算公式,并将理论结果与试验结果进行了对比,吻合较好,可以用于指导工程实践。     

CFRP筋加固钢筋混凝土T梁数值分析研究

运用有限元分析软件建立了T梁CFRP筋加固的有限元分析模型,进行了CFRP筋加固前后的承载能力分析。有限元分析结果表明:CFRP筋加固T梁能够充分发挥CFRP筋的优势,加固后T梁的抗弯承载力显著提高,降低了T梁受荷后的混凝土、钢筋应变。